परिचय
वर्तमान में, इंजीनियर अधिक से अधिक टिकाऊ, ऊर्जा कुशल और कॉम्पैक्ट मशीनें बनाने की अपनी उत्सुक इच्छा में आधुनिक ट्राइबोटेक्निक्स की उपलब्धियों का सक्रिय रूप से उपयोग करते हैं।
घर्षण इकाइयों के संचालन गुण काफी हद तक उनके भागों की सतह की गुणवत्ता द्वारा परिभाषित होते हैं। सरफेस इंजीनियरिंग, जो एक अपेक्षाकृत नई दिशा है, अपने भागों की सतह गुणवत्ता नियंत्रण द्वारा घर्षण इकाइयों के संचालन गुणों में सुधार के संबंध में व्यावहारिक समस्याओं को हल करने के तरीके खोज रही है।
जैसा कि एक उत्कृष्ट वैज्ञानिक रसायनज्ञ श्री इगोर वी. क्रैगेल्स्की ने समय रहते प्रदर्शित किया था, घर्षण और टूट-फूट को कम करने का एक प्रभावी तरीका सतह पर कम कतरनी प्रतिरोध (shear resistance) वाली पतली फिल्में बनाना है। पतली सतह परत में कतरनी विरूपण के स्थानीयकरण के कारण, कतरनी प्रतिरोध प्रवणता प्रदान करने, घर्षण गुणांक और टूट-फूट को कम करने का यही तरीका है।
अब ट्राइबोलॉजिकल उद्देश्य के कोटिंग्स के क्षेत्र में व्यापक शोध किया जा रहा है। इस लेख में एक युवा रूसी कंपनी Modengy के ऐसे विकासों के क्षेत्र में उपलब्धियों और नवाचारों को प्रस्तुत किया गया है।
एंटी-फ्रिक्शन सॉलिड-फिल्म कोटिंग्स (ASCs) क्या हैं?
एंटी-फ्रिक्शन सॉलिड-फिल्म कोटिंग (ASC) तकनीक पुर्जे की सतह पर 5 से 20 µm मोटी मिश्रित परत बनाने में सक्षम बनाती है। यह परत एक पॉलिमर मैट्रिक्स है जो आधार से मजबूती से जुड़ी होती है, जबकि इसकी कोशिकाएं ठोस चिकनाई वाले पदार्थ के अति सूक्ष्म कणों से भरी होती हैं।
कोटिंग में उच्च संपीड़न शक्ति और कम कतरनी शक्ति होती है। परिणामस्वरूप, शुष्क घर्षण गुणांक उन संपर्क दबावों पर कुछ सौवें हिस्से के मान तक पहुँच जाता है जो आधार की सामग्री की प्रवाह सीमा के अनुरूप होते हैं।
चित्र 1 – MODENGY कोटिंग योजना
500x की वृद्धि पर एंटी-फ्रिक्शन सॉलिड-फिल्म कोटिंग्स की संरचना (चित्र 2)।
चित्र 2 – एंटी-फ्रिक्शन सॉलिड-फिल्म कोटिंग्स की संरचना
Modengy कोटिंग्स। फॉर्मूला और अनुप्रयोग
Modengy कंपनी युवा वैज्ञानिकों और व्यावहारिक इंजीनियरों के एक समूह द्वारा बनाई गई थी, जो ब्रायंस्क स्टेट टेक्निकल यूनिवर्सिटी के स्नातक हैं और ट्राइबोटेक्निक्स विशेषता में योग्य हैं, जिसमें अग्रणी लुब्रिकेटिंग कंपनियों का निवेश शामिल है। उनके प्रयासों के कारण, एक एंटी-फ्रिक्शन सॉलिड-फिल्म कोटिंग लाइन विकसित की गई, जिसका उद्देश्य मशीन निर्माण उद्योग में घर्षण और टूट-फूट से संबंधित सबसे गंभीर चुनौतियों का समाधान करना है।
अब 16 से अधिक प्रकार की कोटिंग्स उपलब्ध हैं, जिनके फॉर्मूले में विभिन्न रासायनिक प्रकृति और संरचना के बाइंडिंग रेजिन और ठोस चिकनाई सामग्री का उपयोग किया जाता है। कोटिंग्स संरचना फॉर्मूले की एक संक्षिप्त समीक्षा नीचे दी गई तालिका में दी गई है। बाइंडिंग रेजिन और ठोस स्नेहक विभिन्न संयोजनों में मिल सकते हैं, और साथ ही सहक्रियात्मक अंतःक्रिया (synergetic interaction) प्रदर्शित कर सकते हैं।
तालिका 1. MODENGY कोटिंग्स के मूल कार्यात्मक घटक
| बाइंडिंग पदार्थ | ठोस स्नेहक (Solid lubricant) |
|---|---|
|
संशोधित एपॉक्सी राल (Modified epoxy resin) पॉलियामाइड इमाइड राल (Polyamide imide resin) फिनोल फॉर्मल्डेहाइड राल (Phenol formaldehyde resin) संशोधित स्टाइरीन राल (Modified styrene resin) पॉलीयुरेथेन (Polyurethane) एक्रिलिक राल (Acrylic resin) पॉलीब्यूटिल टाइटेनेट (Polybutyl titanate) कार्बनिक सिलिकॉन राल (Organic silicone resin) |
मोलिब्डेनम डाइसल्फाइड (Molybdenum disulfide) ध्रुवीकृत ग्रेफाइट (Polarized graphite) पॉलीटेट्राफ्लुरोएथिलीन (Polytetrafluorethylene) टंगस्टन डाइसल्फाइड (Tungsten disulfide) बोरॉन नाइट्राइड (Boron nitride) कैल्शियम और बेरियम फ्लोराइड (Calcium and barium fluoride) जिंक सल्फाइड (Zinc sulfide) |
विकसित कोटिंग्स ने संबंधित क्षेत्र में तय किए गए अंतरराष्ट्रीय मानकों के अनुसार प्रयोगशाला परीक्षण पास कर लिया है (चित्र 3)। उनमें से कई का उपयोग पाइपलाइन फिटिंग सहित बैच वस्तुओं पर सफलतापूर्वक किया जा रहा है।
चित्र 3. रोलर घर्षण मशीन पर परीक्षण नमूनों की बाहरी बेलनाकार सतह पर ACS की उपस्थिति
Modengy की एंटी-फ्रिक्शन सॉलिड-फिल्म कोटिंग्स तकनीक के प्रमुख लाभ:
- उच्च एंटी-स्कफ गुण और ASTM के अनुसार 2,500 MPa तक भार वहन करने की क्षमता
- शुष्क स्नेहन (Dry lubrication) धूल भरे वातावरण में प्रभावी है
- ASTM D2714 के अनुसार घर्षण गुणांक 0.03 तक कम
- विस्तृत सेवा तापमान सीमा -180°C से +600°C
- एसिड, क्षार, कार्बनिक सॉल्वैंट्स आदि जैसे रासायनिक रूप से आक्रामक मीडिया के प्रति प्रतिरोध
- ISO R 1456 के अनुसार नमक के कोहरे (salt mist) में 1,000 घंटे तक संक्षारण सुरक्षा
- वैक्यूम और विकिरण परिस्थितियों में कार्यक्षमता
- पुर्जे की सतह पर सामान्य कोटिंग की मोटाई 5 से 20 µm होती है, और यह शायद ही प्रारंभिक सटीकता को प्रभावित करती है
- ASTM D2714 के अनुसार टूट-फूट प्रतिरोध 400,000 चक्रों तक है
एंटी-फ्रिक्शन सॉलिड-फिल्म कोटिंग्स तकनीक का अनुप्रयोग एक ऐसी घर्षण इकाई बनाकर चिकनाई वाले तरल पदार्थों और ग्रीस को पूरी तरह से छोड़ने की अनुमति देता है जिसे रखरखाव की आवश्यकता नहीं होती है। कोटिंग्स को केवल एक बार लगाया जाना है, और वे आवश्यक सतह स्नेहन और सुरक्षा प्रदान करने वाली वस्तु के संपूर्ण सेवा जीवन काल के दौरान काम करते रहते हैं।
एंटी-फ्रिक्शन सॉलिड-फिल्म कोटिंग्स चरम संचालन स्थितियों जैसे उच्च संपर्क दबाव, रासायनिक रूप से आक्रामक और संक्षारक सक्रिय वातावरण के प्रभाव में प्रभावी हैं। कई मामलों में, इन कोटिंग्स का उपयोग महंगे स्टील और मिश्र धातुओं के उपयोग से बचने में सक्षम बनाता है। कोटिंग्स का कम घर्षण वस्तु के वजन और आयामों के अनुकूलन के माध्यम से रोलिंग घर्षण इकाइयों को स्लाइडिंग घर्षण इकाइयों द्वारा प्रतिस्थापित करना संभव बनाता है।
Modengy विशेषज्ञ हल किए जाने वाले कार्य की विशिष्ट विशेषताओं को ध्यान में रखते हुए ग्राहक की तकनीकी आवश्यकताओं के आधार पर इष्टतम कोटिंग प्रकार का चयन करते हैं। और भागों पर कोटिंग्स लगाने की सेवा प्रदान करने के उद्देश्य से, ब्रायंस्क में प्रयोगात्मक-औद्योगिक उत्पादन स्थापित किया गया है जिसमें पूर्ण तकनीकी चक्र के निम्नलिखित चरण शामिल हैं:
- कोटिंग के तहत पुर्जे की सतह का गुणवत्ता मूल्यांकन
- रासायनिक और यांत्रिक विधियों द्वारा सतह की तैयारी
- उस विधि द्वारा कोटिंग लगाना जो पुर्जे के आकार और आकार को ध्यान में रखती है
- आसंजन, मोटाई, क्योर पूर्णता और घर्षण प्रतिरोध के अनुसार गुणवत्ता नियंत्रण
आर्मेचर इंजीनियरिंग के कई विशेषज्ञ, और पंप निर्माता पहले से ही निरंतर आधार पर पाइपलाइन फिटिंग की घर्षण इकाइयों के कुछ हिस्सों को कवर करने की सेवा के लिए अपने ऑर्डर देते हैं, जिनमें लीड-स्क्रू, स्लाइडिंग वाल्व, वेज और सीटें, पाइपलाइन वाल्व के स्लाइडिंग बेयरिंग, बॉल टैप के रोटेटिंग सैडल के प्लग और तत्व, थ्रेडेड फास्टनरों, रैक-गियरिंग और ड्राइविंग गियर के न्यूमैटिक सिलेंडर, रॉड और वाल्व के गेट, स्लाइडिंग बेयरिंग, इलेक्ट्रिक सेंट्रीफ्यूगल ऑयल पंप के थ्रस्ट बेयरिंग और अन्य पुर्जे (चित्र 5) शामिल हैं।
चित्र 5. Modengy एंटी-फ्रिक्शन सॉलिड-फिल्म कोटिंग्स के साथ इंजीनियरिंग कार्यों को सफलतापूर्वक हल करने के उदाहरण
निष्कर्ष
चिकनाई वाली सामग्री घर्षण इकाई का एक अभिन्न रचनात्मक तत्व है जो इसके सभी परिचालन गुणों पर महत्वपूर्ण प्रभाव डालती है। वर्तमान परिस्थितियों में, पारंपरिक तरल स्नेहक और ग्रीस अब संचालन स्थितियों के संबंध में बढ़ती आवश्यकताओं को पूरा नहीं करते हैं। Modengy एंटी-फ्रिक्शन सॉलिड-फिल्म कोटिंग्स तकनीक सतहों को ट्राइबोटेक्निकल और सुरक्षात्मक गुणों का आवश्यक सेट प्रदान करती है।
तकनीक का उपयोग घर्षण को प्रभावी ढंग से नियंत्रित करने में सक्षम बनाता है, और इस प्रकार, मशीनरी के सेवा जीवन और ऊर्जा दक्षता का विस्तार करता है। Modengy इंजीनियरों ने आर्मेचर इंजीनियरिंग में सीज़र, स्कफिंग फॉर्मेशन, स्टिक-स्लिप मोशन और संक्षारण से संबंधित कई गंभीर मुद्दों को हल करने में कामयाबी हासिल की है। अधिक जानकारी और अपने विशिष्ट कार्य समाधान पर परामर्श प्राप्त करने के लिए, कृपया Modengy कंपनी से संपर्क करें।